(57)【要約】【課題】  船舶などに搭載可能で、高温の排ガス中の有害物を効率よく除去可能な排ガス処理装置を提供する。【解決手段】  排ガス取入口２ａと、取り入れた排ガス中の有害物を除去する集塵装置２と、有害物を除去された排ガスを排出する排出手段２ｂ，６とを有する。集塵装置２が、多数のセラミックフィルター１０と、このセラミックフィルター１０の総数の１〜４％を占める筒状金網１１とを、内部に配置している前処理装置と、この前処理装置の下流側に、排ガス中のＳＯｘを吸収可能な、ポリエチレングリコールジメチルエーテルを主成分とする吸収液を排ガスに接触させる吸収塔１３と、この吸収塔１３から送られＳＯｘを吸収した吸収液中のＳＯｘを蒸発させる蒸発手段１７と、蒸発したＳＯｘを酸化すると共に水と反応させてＨ2 ＳＯ4 として回収する手段とを有するＳＯｘ除去装置が接続されている。【選択図】図３
2005230678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス取入口と、取り入れた排ガス中の有害物を除去する集塵装置と、有害物を除去された排ガスを排出する排出手段とを有していて、前記集塵装置が、多数のセラミックフィルターと、このセラミックフィルターの総数の１〜４％を占める多孔体とを、内部に配置している前処理装置と、この前処理装置の下流側に、前記排ガス中のＳＯｘを吸収可能な、ポリエチレングリコールジメチルエーテルを主成分とする吸収液を前記排ガスに接触させる吸収塔と、この吸収塔から送られＳＯｘを吸収した吸収液中のＳＯｘを蒸発させる蒸発手段と、蒸発したＳＯｘを酸化すると共に水と反応させてＨ2 ＳＯ4 として回収する手段とを有するＳＯｘ除去装置が接続されている排ガス処理装置。
【請求項２】
請求項１の排ガス処理装置を用いて、排ガス中の煤塵を除去処理した後、前記排ガスを吸収塔に導入して、前記排ガス中のＳＯｘを吸収可能な、ポリエチレングリコールジメチルエーテルを主成分とする吸収液に前記排ガスを接触させ、ＳＯｘを吸収した吸収液中のＳＯｘを蒸発手段により蒸発させ、蒸発したＳＯｘを酸化し、その後水と反応させてＨ2 ＳＯ4 として回収する工程を有する排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排ガス処理装置と排ガス処理方法に関し、詳しくは、船舶などに搭載可能で、高温の排ガス中の煤塵などの有害物を効率よく除去可能な排ガス処理装置と排ガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス中のＮＯｘ、ＳＯｘや煤塵といった有害物質を吸収式で浄化する方法としては、全体的な設備コストが低く、その装置も設置面積は比較的小さく、コンパクトであるため多用されている。この方法を用いて、比較的大量かつ低濃度の有機溶剤を含む排ガスの除去や、高濃度の溶剤ガスの除去（特許文献１）などが知られている。
【０００３】
もっとも、高温に加熱されている排ガス中の煤塵などの有害物質は、耐熱性フィルターを用いた乾式法が採用されている。乾式法は、一般に大掛かりな装置を必要とするが、船舶などから排出される有害物質の除去には、できるだけコンパクトで、かつ効率良く除去する装置の開発が望まれており、既存の耐熱性フィルターは使用し難い。
【０００４】
通常、船舶機関の燃料としては、一般的に粗悪で安価なC重油を用いることが多い。また、その機関からの排ガスが５００℃程度の高温になる場合がある他、多くの有害物を含み、そのまま空気中に放出されているのが現状である。しかし、環境的な観点からは、このような排ガスに含まれる有害物を除去することが必要である。
【特許文献１】特開平７−１７１３３５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる高温の排ガスを除去するには、集塵内に耐熱性のあるセラミックフィルターを配置した有害物除去装置を考えたが、排気ガス中の煤塵などの存在により目詰まりを起こし易く、保守作業を頻繁に行う必要があり、除去効率が悪かった。しかも、船舶内に設置される以上、大掛かりな装置にすることはできず、できるだけ除去装置自体をコンパクトなものにしながら、効率的に排ガス中の有害物を除去する装置の開発が強く望まれている。
【０００６】
そこで、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、本発明者は鋭意研究した結果、耐熱性のあるセラミックフィルターを用いると共に、セラミックフィルターの一部を通気性のある多孔性材料に置き換えて、これらを微妙にバランスすることにより、比較的安価な方式で、排ガス中の有害物を効率よく除去でき、保守頻度を確実に低減可能な排ガス処理装置と排ガス処理方法を開発することに成功した。
【０００７】
本発明の課題は、船舶などに搭載可能で、高温の排ガス中の煤塵などの有害物を効率よく除去可能な排ガス処理装置と排ガス処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る排ガス処理装置の特徴構成は、排ガス取入口と、取り入れた排ガス中の有害物を除去する集塵装置と、有害物を除去された排ガスを排出する排出手段とを有していて、前記集塵装置が、多数のセラミックフィルターと、このセラミックフィルターの総数の１〜４％を占める多孔体とを、内部に配置している前処理装置と、この前処理装置の下流側に、前記排ガス中のＳＯｘを吸収可能な、ポリエチレングリコールジメチルエーテルを主成分とする吸収液を前記排ガスに接触させる吸収塔と、この吸収塔から送られＳＯｘを吸収した吸収液中のＳＯｘを蒸発させる蒸発手段と、蒸発したＳＯｘを酸化すると共に水と反応させてＨ2 ＳＯ4 として回収する手段とを有するＳＯｘ除去装置が接続されていることにある。
【０００９】
この構成によれば、単位時間あたりの排ガス送給量を多くして集塵装置による処理量を多くしても、安価な装置構成により、機関排気出口側にかかる圧力(以下、背圧)もしくはセラミックフィルター前後間の圧力差(以下、差圧)を低くできると共に、排ガス中の有害物である煤塵などを効率よく確実に除去できる。従って、全体の装置構成をコンパクトにできると共に、保守回数を低減できる。多孔体の配置数がセラミックフィルターの総数の１％未満であれば背圧を効果的に低くすることが難しいため、保守回数を確実に低減することはできず、逆に、多孔体の配置数がセラミックフィルターの総数の４％を越えると背圧を低くできても、煤塵除去効果が十分とはならず、好ましくない。より好ましくは、多孔体の配置数はセラミックフィルターの総数の２〜３％である。
【００１０】
しかも、上記構成によれば、殊更大掛かりな設備を必要とすることなく、排ガス中のＳＯｘを効果的に吸収・除去することができ、清浄な排ガスとして大気に放出できるのみならず、船舶のようなコンパクト化が強く要請される場合にも、極めて有効に適用でき、実用性の高いものとなる。しかも、Ｈ2 ＳＯ4 として回収する手段により、回収したＨ2 ＳＯ4 を再利用可能になり、設備のランニングコストを低減することができる。
【００１１】
その結果、船舶などのようにコンパクト化を要する場合にも、これに搭載して、高温の排ガス中の煤塵などの有害物を効率よく除去可能な排ガス処理装置を提供することができた。
【００１２】
前記多孔体が、４００〜８００メッシュの略筒状金網からなることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、より安価な装置構成で確実に有害物を効率よく除去可能となる。
【００１４】
前記集塵装置に、自動逆洗機構が設けられていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、集塵装置内に配置されているセラミックフィルターが所定の差圧に達した際には、自動的に洗浄するので、短時間に能力を回復でき、処理効率を高くできる。
【００１６】
また、本発明に係る排ガス処理方法の特徴構成は、請求項１の排ガス処理装置を用いて、排ガス中の煤塵を除去処理した後、前記排ガスを吸収塔に導入して、前記排ガス中のＳＯｘを吸収可能な、ポリエチレングリコールジメチルエーテルを主成分とする吸収液に前記排ガスを接触させ、ＳＯｘを吸収した吸収液中のＳＯｘを蒸発手段により蒸発させ、蒸発したＳＯｘを酸化し、その後水と反応させてＨ2 ＳＯ4 として回収する工程を有することにある。
【００１７】
この構成によれば、船舶などに搭載可能で、高温の排ガス中の煤塵などの有害物を効率よく除去可能な排ガス処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る排ガス処理装置であり、主として煤塵処理を行う概略全体構造を示す。この排ガス処理装置は、船舶に搭載したものを例として挙げてある。
【００１９】
図１において、Ｄは重油焚きの補助機関であり、これらから発生する排ガスは、開閉制御可能なダンパー装置１を経由して、内部に計１００本以上のセラミックフィルターと、このセラミックフィルターの総数の１〜４％を占める多孔体とが上下３段にわたり配置された前処理手段である集塵装置２へ送給される。セラミックフィルターと多孔体については、後述する。
【００２０】
集塵装置２で集塵された煤塵などの有害物は、下部のスクリュー式搬出機３により開閉ダンパー装置４を経由して、ダスト回収缶５に排出されるようになっている。更に、この集塵装置２には、自動逆洗機構が設けられている。すなわち、集塵装置２内に配置されているセラミックフィルター及び多孔体の洗浄のための圧縮空気導入機構が取り付けられており、圧縮空気がバルブ８を介して、適宜な回数だけセラミックフィルター及び多孔体に逆向きに送給されて、セラミックフィルター内を洗浄するようになっている。図番９は、圧縮空気の送給を制御する、差圧計を備えたパルスコントロールボックスである。例えば、集塵装置２内での差圧が一定以上になった時に、自動的にバルブ８を開いて圧縮空気を導入する。もっとも、かかる操作を手動で行うようにしてもよい。
【００２１】
一方、集塵装置２により有害物質が除去された排ガスは、排ガス排出手段である排ガス排出路２ｂを経由してブロワー６により、図２に示すＳＯｘ処理装置に排出されるようになっている。もっとも、ＳＯｘ排出量の少ない燃料を使用する場合には、このＳＯｘ処理装置を使用することは必ずしも必要ないが、環境浄化を強化するために、ＳＯｘ処理装置を使用することが好ましい。尚、図番７は、排気ガス中のダスト濃度を測定する測定口を表す。
【００２２】
図２は、吸収式のＳＯｘ処理装置の概略全体構成を示す。この装置は、送給された排ガス中のＳＯｘのような有害物質を吸収し除去する吸収塔１３と、この吸収塔１３から送られＳＯｘを吸収した吸収液を揮発させる蒸発手段である蒸発塔１７と、蒸発したＳＯｘを酸化して回収する手段である酸化触媒槽１８、水反応槽２２などとからなり、水反応槽２２から濃度の高いＨ2 ＳＯ4 を得るようになっている。
【００２３】
すなわち、排ガスは、略円筒状をしたスクラバー方式の吸収塔１３の下部に送り込まれる。吸収塔１３では、吸収塔上部に設けられたスプレー２１によって吸収液２０が散布されるようになっている。吸収液２０が吸収塔充填材１４を濡らして下方に流れると、排ガスが、吸収塔充填材１４表面に形成される液膜に接触することにより、排ガス中のＳＯｘは吸収液に吸収されると共に、ＳＯｘを吸収・除去された排ガス（処理ガス）は、吸収塔１３の頂部より排出される。吸収塔１３の頂部に、ミストキャッチャーや活性炭充填層などを設けてもよい。
【００２４】
排ガスと接触してＳＯｘを吸収した吸収液は、ポンプＰにより熱交換器１５に送られ加熱されて、蒸発搭１７の上部から散布され、蒸発搭充填材層２３を通じて流れ落ち、その際ＳＯｘ成分が蒸発させられ、蒸発搭１７の下部に貯留され再生吸収液２０とされる。貯留された再生吸収液は、冷却器１６によって冷却された後、ポンプ（表記せず）等により吸収塔１３に供給される。
【００２５】
再生吸収液２０を吸収塔１３へ供給する際、流量計や供給量調節手段を設けて、供給量を制御するように構成してもよい。
【００２６】
蒸発搭１７にて吸収液から追い出された排ガスは、酸化触媒槽１８に送られる。この酸化触媒槽１８は酸化触媒層１８ａを有して構成されていて、この酸化触媒層１８ａを通して排ガス中に含まれているＳＯ2 は酸化されてＳＯ3 とされる。更に、ＳＯ3 は水反応槽２２に送られて、スプレー２１等により少量の水を噴霧され、ＳＯ3 はＨ2 ＳＯ4 に酸化される。水反応槽２２には、ＳＯ3 はＨ2 ＳＯ4 にする触媒層２２ａが設けられていて効率向上が図られている。触媒層２２ａで用いられる触媒は、活性炭などを使用できる。
【００２７】
その後、生成されたＨ2 ＳＯ4 は受槽１９に貯留・濃縮される。濃縮され回収されたＨ2 ＳＯ4 は、濃度が高いため再利用される。受槽１９に送られた排ガス中の残りのガス成分は、排気ファン３３により排出される。もっとも、受槽１９は必ずしも必要ではなく、水反応槽２２から直接回収してもよい。
【００２８】
なお、酸化触媒槽１８中の酸化触媒としては、Ｖ2 Ｏ5 などを使用できるが、これ以外でもよく、要はＳＯ2 を酸化してＳＯ3 にできるのであれば、これらに限定されるものではない。
【００２９】
吸収塔１３にて排ガスに接触させる吸収液２０は、下記化１で表されるポリエチレングリコールジメチルエーテルを主成分とするＳＯｘ吸収液（例えば、クラリアントジャパン（株）、クラリアント・ゲーエムベーハー社販売の商品名：ゲノソルブ１９００）を用いる。
【００３０】
［化１］
ＣＨ3 （ＯＣＨ2 ＣＨ2 ）n ＯＣＨ3 
ｎ＝４〜６
このＳＯｘ吸収液を排ガスに接触させることにより、排ガス中のＳＯ2 、ＳＯ3 その他ＳＯｘ成分の９０％以上を吸収・除去可能となる。
【００３１】
スクラバー方式の吸収塔に充填される充填材としては、公知の各種充填材を使用できる。特に、鞍形フラップとその鞍形フラップの両面に立設された流体が通過自在な空隙を有する中空筒体、及びリブを備え、表面積が７５ｍ2 ／ｍ3 以上で空間率が９５％以上の樹脂成形物（例えば、商品名ハイレックス（東洋ゴム工業（株）製）を使用できる。特に、この充填材は、表面積が広く、表面に吸収液の薄い膜が形成されるので、本発明の吸収効率の高い吸収液との組合せにより高い除去効率が達成可能である。
【００３２】
次に、集塵装置２内に多数配置されているセラミックフィルター（以下、単にフィルターということがある）及び多孔体を、図３、４を参照して説明する。
【００３３】
このフィルター１０は、一端部に開口部１０ａを有すると共に、他端が閉鎖された略円筒状をしており、開口部１０ａには集塵装置２内に装着するための鍔１０ｂが形成されている。このフィルター１０が、集塵装置２内に稠密に多数配置され、集塵装置２の排ガス取入口２ａから導入された排ガスは、フィルター１０内を通過して、排ガス排出路２ｂを経由して集塵装置２の外部に排出されるようになっている。
【００３４】
これら多数のフィルター１０に混って、フィルター１０と略同形をした多孔体の１種である略円筒状をした４００メッシュの金網１１が、円筒状をした６０ｍｍ径、孔径１ｍｍのパンチングメタル１２に外嵌され、フィルター１０の総数の１〜４％に相当する数だけ配置されていて、この金網１１の配置により、差圧の高まりを回避すると共に、煤塵をも除去するようになっている。従って、金網１１のメッシュが小さく、孔径の大きいものは、煤塵除去能が低く、好ましくなく、逆に孔径が微細すぎると、差圧が高まり、好ましくない。結局、金網１１の粗さは、４００〜１２００メッシュ程度が好ましく、より好ましくは４００〜８００メッシュである。尚、パンチングメタル１２は必ずしも必要ではないが、比較的大径の煤塵粒子を除去できるため、金網１１がその機能を長時間にわたって維持できると共に、金網１１を補強することもできて都合がよい。
【実施例】
【００３５】
（実施例１）
図１に示す集塵装置内に、内径約６０ｍｍ、長さ約１０００ｍｍのコージライト質セラミックフィルター（市販品）を計２１1本、上下３段に配置すると共に、これら上下３段に配置したセラミックフィルターの略中央位置に、上から２本、１本、２本の計５本の略円筒状をした４００メッシュの金網を、その内周に円筒状のパンチングメタル板を内挿させて配置した。この集塵装置に、８００ｋＷの補助機関１基から排出される約３８０℃の排ガスを、流速約６４ｍ／ｓ、約３０００ｍ3 Ｎ／ｈ通流させた。集塵装置出口側の圧力を測定したところ、０．３０ｋＰａであり、差圧の増加は大きくなく、洗浄に要する頻度は多くない。また、集塵装置に投入される排ガス中の煤塵は、約０．１ｇ／ｍ3 Ｎであったところ、出口側では、煤塵量は０．０３３ｇ／ｍ3 Ｎに減少しており、この程度にまで低減できれば、実質的に排出に支障はなく、次工程の処理にも問題を生じない。
（実施例２）
多孔体として、５本の略円筒状をした８００メッシュの金網を装着した以外は、実施例１と同様にして排ガスを通流させた。その結果、フィルター出口側の圧圧を測定したところ、０．２８ｋＰａであり、バグフィルターに投入される排ガス中の煤塵量は０．０３０ｇ／ｍ3 Ｎであった。
（比較例１）
実施例１と同様に、集塵装置内にフィルター２１６本を配置したが、多孔体を配置せずに排ガスを通流させた。その結果、煤塵量は０．０３２ｇ／ｍ3 Ｎであったが、フィルター出口側の圧力は０．５３ｋＰａと高くなり、目詰まりが大きく、好ましいものではなかった。
（比較例２）
集塵装置内に、実施例１の円筒状をした４００メッシュの金網を１０本装着した以外は、実施例１と同様にして排ガスを通流させた。その結果、フィルター出口側の圧力を測定したところ、０．２８ｋＰａであったが、煤塵量は０．０６０ｇ／ｍ3 Ｎであり、十分とは言えず、しかも金網表面が黒ずみ、特に粒子の大きい煤塵の除去が十分でないことが判明した。
（比較例３）
集塵装置内に、円筒状をした２００メッシュの金網を５本装着した以外は、実施例１と同様にして排ガスを通流させた。その結果、フィルター出側の静圧を測定したところ、０．１６ｋＰａであったが、煤塵量は０．０６０ｇ／ｍ3 Ｎと高くなり、十分とは言えず、しかも金網表面が黒ずみ、特に粒子の大きい煤塵の除去が十分でないことが判明した。
【００３６】
以上の結果を表１にまとめる。
【００３７】
【表１】
2005230678.tif 000003
〔別実施の形態〕
（１）集塵装置内に配置されるセラミックフィルターの数は上記した例に限定されるものではなく、装着される船舶などの規模に応じて適宜変更可能である。また、セラミックフィルターのサイズ、仕様なども適宜選択できる。
（２）上記実施形態では、多孔体として略円筒状をした金網とパンチングメタルの組み合わせを用いた例を示したが、金網あるいはパンチングメタルのみから構成されていてもよく、更に、他の耐熱材料で４００〜８００メッシュ金網相当程度の通気性を有している多孔体を使用してもよい。
（３）上記実施形態では、吸収塔において吸収液を上部から散布し、排ガスを下部から充填材層を通過させて吸収塔上部から排出する、いわゆるスクラバー方式のものを例に挙げて説明したが、吸収塔の構成としてはこれに限定されるものではなく、同じ縦型でも、吸収液を充填した筒状吸収塔であって、下部から排ガスをバブリングさせる方式や、横方向に移動する横型方式、例えばミキシングパイプ方式のような構成であってもよい。
（４）上記実施形態ＳＯｘ処理装置に接続して、排ガス中の他の有害成分を除去する吸収塔あるいは除去装置などを組み合わせて使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
上記実施形態では、船舶の搭載する例を示したが、これに限定されるものではなく、各種車両などにも搭載して利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る排ガス処理装置の概略全体構成図
【図２】ＳＯｘ処理装置の概略全体構成図
【図３】図１のバグフィルターの排ガス取入口箇所を表す部分拡大構成図
【図４】多孔体の斜視図
【符号の説明】
【００４０】
２          集塵装置
２ａ        排ガス取入口
２ｂ，６    排ガス排出手段
１０        セラミックフィルター
１１        多孔体
１３        吸収塔
１７        蒸発手段
【図１】
2005230678.tif 000004
【図２】
2005230678.tif 000005
【図３】
2005230678.tif 000006
【図４】
2005230678.tif 000007